Kvantefysikk i norske lærebøker : En analyse av fysikklærebøkers fremstilling av Heisenbergs uskarphetsrelasjoner og sammenfiltrede fotoner

Abstract

Kvantefysikk er et tema som mange fysikkelever synes er spennende å utforske. Teorien kommer fra krevende matematikk over det nivået som elever på videregående skole arbeider med. Av den grunn er temaet inkludert i læreplanmål med vekt på kvalitative beskrivelser. Elever som introduseres for temaet kan ha vanskelig for å se hvordan vår forståelse av den fysiske verden blir revolusjonært forandret. Dette kommer av at fenomenene oppleves som abstrakte og bryter med deres intuisjon. Det er derfor vanskelig å utvikle gode lærebøker i kvantefysikk. Lærebøker står generelt sterkt i skolen som formidler av fagstoff, og lite tyder på at dette er et unntak i fysikk. Det finnes i dag to sett med lærebøker som skal dekke den norske læreplanen i fysikk. Lærebøkene et utgitt av Cappelen Damm og Aschehoug, og kalles respektivt Rom Stoff Tid og ERGO. I denne oppgaven blir det undersøkt hvordan disse lærebøkene behandler et av kompetansemålene innen kvantefysikk. Problemstillingen som stilles i denne oppgaven er: Hvordan fremstilles læreplanmålet «gjøre rede for Heisenbergs uskarphetsrelasjoner, beskrive fenomenet sammenfiltrede fotoner og gjøre rede for erkjennelsesmessige konsekvenser av dem» i lærebøker, og legger denne fremstillingen til rette for en korrekt forståelse av kvantefysikk? For å svare på problemstillingen blir det gjennomført en analyse av lærebokteksten og dens innhold. Analysen tar utgangspunkt i vurderingskriterier fra den tidligere, nå avskaffede, sentrale godkjenningsordningen for lærebøker. Resultatene blir vurdert opp mot fysikkteori og kjente utfordringer tilknyttet undervisning i kvantefysikk. Analysen av lærebøkene viser at lærebøkene har ulike prioriteringer av fagstoffet. ERGO fokuserer i større grad på en mer tradisjonell, teknisk korrekt formidling. RST forsøker å forenkle fagstoffet med å holde seg unna fagbegreper som ikke blir ansett som pensum. Dette fører til en forskjell i hvordan begreper blir innført og hvilke begreper som benyttes. Den viktigste forskjellen innen begrepsbruk er ERGOs innføring av superposisjon til å forklare kvantefysiske fenomener, noe RST ikke gjør. Det viktigste funnet i oppgaven er at verken ERGO eller RST klarer å beskrive Heisenbergs energi-tid-uskarphet og sammenfiltrede fotoner på en tilfredsstillende måte, til tross for at det er sentrale tema i læreplanen. De historiske beretningene inneholder også feil i begge lærebøkene. Manglende faglig korrekthet har som følge at elever som bruker bøkene heller ikke blir i stand til å gi faglig korrekte beskrivelser. En kjent formidlingsrelatert utfordring i kvantefysikk er bruk av analogier. I oppgaven konkluderes det med at begge lærebøkene er forsiktige med å ta i bruk analogier fra klassisk fysikk. De gangene det blir gjort blir det tatt forhåndsregler for å forhindre til at det fører til misoppfatninger. Det gis til slutt anbefalinger av videre arbeid på bakgrunn av konklusjonen.